專利名稱：具有測(cè)距功能的光纖光柵波長(zhǎng)同步解調(diào)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及光纖傳感信號(hào)解調(diào)裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種具有測(cè)距功能的光纖光柵波長(zhǎng)同步解調(diào)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
光纖布拉格光柵(Fiber Bragg Grating)傳感技術(shù)是光纖傳感中可靠性高、實(shí)用性強(qiáng)并可波分復(fù)用的傳感技術(shù)。它是采用激光照射法，由中心波長(zhǎng)為235nm 248nm的激光光斑經(jīng)透鏡和反射鏡多次光路調(diào)節(jié)后，形成光強(qiáng)均勻分布的長(zhǎng)方形激光光斑，然后借助相位掩模板，使激光光斑圖形化，沿石英單模光纖軸向形成亮暗相間的等周期衍射條紋，最終導(dǎo)致被圖形化光斑照射區(qū)域內(nèi)光纖的折射率發(fā)生周期性改變(通過(guò)大量的工藝研究，光纖被光斑照射區(qū)域的長(zhǎng)度通?？刂圃?mm-15mm)，照射完成后，單模光纖被照射加工過(guò)的區(qū)域就具備了布拉格反射特性-當(dāng)滿足布拉格條件的特定波長(zhǎng)窄帶光入射后，會(huì)被該區(qū)域反射后沿入射光路原路返回，而其他波長(zhǎng)的光信號(hào)則被正常透射，通常將光纖的這段區(qū)域稱為布拉格光柵(Fiber Bragg Grating)，簡(jiǎn)稱光纖光柵(FBG)。FBG窄帶反射譜的中心波長(zhǎng)由光柵的等效折射率和折射率變化周期決定，物理量如應(yīng)變、溫度會(huì)通過(guò)彈光效應(yīng)、熱光效應(yīng)改變光柵的等效折射率和折射率變化周期，從而使FBG反射譜的中心波長(zhǎng)發(fā)生漂移，通過(guò)用光譜儀或光纖光柵波長(zhǎng)解調(diào)裝置檢測(cè)FBG反射譜的中心波長(zhǎng)變化，可實(shí)現(xiàn)對(duì)物理量信息的解調(diào)。這種技術(shù)只有光纖的柵區(qū)才對(duì)應(yīng)變和溫度敏感，光纖的其他部分對(duì)它物理量不敏感，因此，基于FBG波長(zhǎng)編碼特性，F(xiàn)BG和光纖本身是一體化的，光源強(qiáng)度及其他因素造成的光衰減都不會(huì)影響FBG測(cè)量精度，同時(shí)在一根光纖上可并接或串接多個(gè)具有不同中心波長(zhǎng)的FBG傳感器進(jìn)行多點(diǎn)分布式傳感測(cè)量。目前，光纖光柵傳感技術(shù)已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用，如橋梁、大壩、隧道、建筑等土木工程結(jié)構(gòu)的溫度和應(yīng)力變形監(jiān)測(cè)，滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)，開(kāi)關(guān)柜、變壓器、電纜、架空線等輸變電設(shè)備在線測(cè)溫，油罐、隧道等火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警，壓力容器、起重機(jī)械等特種設(shè)備結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)以及礦井結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)等等。在光纖光柵傳感技術(shù)中，光纖光柵傳感器技術(shù)和光纖光柵信號(hào)解調(diào)技術(shù)是最為關(guān)鍵的兩項(xiàng)技術(shù)，尤其是光纖光柵信號(hào)解調(diào)技術(shù)，對(duì)光纖光柵傳感系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)的最終測(cè)量精度、測(cè)量速度和系統(tǒng)容量影響巨大，且其技術(shù)復(fù)雜度高、所占成本比重較大，直接影響到光纖光柵傳感技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化和工程化應(yīng)用。光纖光柵信號(hào)解調(diào)技術(shù)中，常用的方法有干涉法、色散法及波長(zhǎng)可調(diào)諧濾波法。干涉法波長(zhǎng)解調(diào)分辨率高，但易受外界環(huán)境影響，適合在實(shí)驗(yàn)室科研應(yīng)用。色散法波長(zhǎng)解調(diào)原理簡(jiǎn)單，圖1為色散法光纖光柵波長(zhǎng)解調(diào)設(shè)備硬件原理示意圖。其產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)相對(duì)容易，波長(zhǎng)解調(diào)分辨率和精度取決于CCD探測(cè)陣列的像素，在光通信領(lǐng)域已屬于成熟技術(shù)，通常用于光纖信道的光功率和光波長(zhǎng)性能監(jiān)測(cè)分析(OPM);在光纖傳感領(lǐng)域，多通道擴(kuò)展需要借助成本高昂的光開(kāi)關(guān)，并且通道之間存在切換時(shí)延，一般用于對(duì)數(shù)據(jù)采集速率和多通道同步性要求不高的場(chǎng)合，如開(kāi)關(guān)柜、電纜等電力設(shè)備在線溫度監(jiān)測(cè)、油罐火災(zāi)報(bào)警等。波長(zhǎng)可調(diào)諧濾波法波長(zhǎng)解調(diào)所采用的可調(diào)法布里-珀羅濾波器通常是基于壓電陶瓷或靜電驅(qū)動(dòng)，調(diào)諧頻率最高可達(dá)到MHz量級(jí),調(diào)諧范圍可達(dá)到上百nm,而且通過(guò)與光放大器構(gòu)建環(huán)形光學(xué)諧振腔，由光纖放大器產(chǎn)生的ASE寬帶光被可調(diào)法布里-珀羅濾波器濾波后通過(guò)定向耦合器再次進(jìn)入光放大器放大，這樣形成光學(xué)諧振，抑制掉在濾波器以外的波長(zhǎng)，同時(shí)在濾波器帶寬內(nèi)還通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)選模，輸出比濾波器線寬更窄的窄線寬波長(zhǎng)可調(diào)諧激光，可實(shí)現(xiàn)對(duì)光纖光柵反射譜的精細(xì)掃描，獲取光纖光柵反射譜的最大峰值功率和中心波長(zhǎng)值?；诓ㄩL(zhǎng)可調(diào)諧濾波器的可調(diào)諧激光器硬件原理如圖2所示。圖3所示為基于可調(diào)諧激光器的光纖光柵波長(zhǎng)解調(diào)設(shè)備硬件原理。可調(diào)諧激光器工作在波長(zhǎng)周期性掃描狀態(tài)(例如1525nm到1565nm范圍)，當(dāng)它掃到某個(gè)光纖光柵波長(zhǎng)時(shí)，則讓該光纖光柵的反射光信號(hào)通過(guò)。圖3中，通道I為光學(xué)多波長(zhǎng)基準(zhǔn)源通道，通道2為傳感測(cè)量通道，各自的光譜信號(hào)如圖4所示。圖4中，通道I為光學(xué)多波長(zhǎng)基準(zhǔn)源通道，通常采用梳齒濾波器產(chǎn)生多個(gè)等波長(zhǎng)間隔且具有熱穩(wěn)定波長(zhǎng)值的光譜透射峰作為波長(zhǎng)測(cè)量校準(zhǔn)信號(hào)；通道2為傳感測(cè)量通道，通過(guò)與光纖光柵陣列連接，接收到一個(gè)或多個(gè)光纖光柵的反射光譜信號(hào)。當(dāng)可調(diào)諧激光器從1525nm到1565nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)開(kāi)始掃描后，對(duì)通道I和通道2進(jìn)行同步數(shù)據(jù)采集，就可以計(jì)算出通道2各個(gè)光纖光柵反射峰出現(xiàn)時(shí)刻相對(duì)于通道I某個(gè)波長(zhǎng)基準(zhǔn)源透射峰出現(xiàn)時(shí)刻的時(shí)間差，然后結(jié)合可調(diào)諧激光器的波長(zhǎng)——時(shí)間掃描速度，計(jì)算得到通道2各個(gè)光纖光柵相對(duì)于通道I某個(gè)波長(zhǎng)基準(zhǔn)源的波長(zhǎng)值偏移，由于通道I所有波長(zhǎng)基準(zhǔn)源對(duì)應(yīng)的光譜透射峰的波長(zhǎng)值是事先已精確測(cè)定的，所以就可以算出通道2所有光纖光柵的準(zhǔn)確波長(zhǎng)測(cè)量值。之所以在通道I中設(shè)置光學(xué)多波長(zhǎng)基準(zhǔn)源，目的就是消除可調(diào)諧激光器內(nèi)部壓電陶瓷或靜電驅(qū)動(dòng)的非線性誤差。采用可調(diào)諧激光器構(gòu)建的基于波長(zhǎng)可調(diào)諧濾波法的波長(zhǎng)解調(diào)設(shè)備具有很高的出纖光能量密度，因此可通過(guò)多路分光后實(shí)現(xiàn)測(cè)量通道平滑擴(kuò)展，無(wú)需借助成本高昂的光開(kāi)關(guān)，降低了系統(tǒng)的硬件成本，而且在需要高速、同步測(cè)量的振動(dòng)、應(yīng)變和壓力測(cè)量應(yīng)用場(chǎng)合具有顯著的技術(shù)優(yōu)勢(shì)?；诓ㄩL(zhǎng)可調(diào)諧濾波法設(shè)計(jì)的波長(zhǎng)解調(diào)設(shè)備中，被測(cè)光纖光柵的波長(zhǎng)是通過(guò)計(jì)算傳感測(cè)量通道中各個(gè)光纖光柵反射峰出現(xiàn)時(shí)刻相對(duì)于光學(xué)多波長(zhǎng)基準(zhǔn)源通道內(nèi)某個(gè)波長(zhǎng)基準(zhǔn)源透射峰出現(xiàn)時(shí)刻的時(shí)間差來(lái)計(jì)算獲得，因此，在實(shí)際工程現(xiàn)場(chǎng)，由于被測(cè)光纖光柵往往遠(yuǎn)離波長(zhǎng)解調(diào)設(shè)備，而且與波長(zhǎng)解調(diào)設(shè)備之間的光纖傳輸距離很難準(zhǔn)確測(cè)量，因此，各個(gè)光纖光柵反射峰出現(xiàn)的時(shí)刻還包含了其不同光纖傳輸距離引入的時(shí)延誤差，從而直接影響到波長(zhǎng)解調(diào)設(shè)備對(duì)各個(gè)光纖光柵波長(zhǎng)的測(cè)量精度，導(dǎo)致光纖傳感系統(tǒng)引入物理量測(cè)量誤差，出現(xiàn)波長(zhǎng)計(jì)算“刻舟求劍”現(xiàn)象，造成光纖光柵傳感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)出現(xiàn)誤報(bào)、漏報(bào)等不可靠因素。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服了上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)，提供一種能實(shí)現(xiàn)測(cè)距功能，基于測(cè)距功能消除光纖光柵信號(hào)解調(diào)中的誤差，從而有效解決波長(zhǎng)可調(diào)諧濾波法光纖光柵信號(hào)解調(diào)技術(shù)中，由于光纖傳輸距離所引入的光纖光柵波長(zhǎng)測(cè)量誤差問(wèn)題，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，應(yīng)用范圍較為廣泛的具有測(cè)距功能的光纖光柵波長(zhǎng)同步解調(diào)系統(tǒng)。為了實(shí)現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明的具有測(cè)距功能的光纖光柵波長(zhǎng)同步解調(diào)系統(tǒng)包括如下構(gòu)成:可變頻掃描激光儀，具有掃描激光輸出端、m路同步時(shí)鐘輸出端和數(shù)字變頻控制端Π ；光學(xué)多波長(zhǎng)基準(zhǔn)源，其輸入端連接所述的可變頻掃描激光儀的掃描激光輸出端，用以提供多個(gè)以一定波長(zhǎng)間隔分布的光譜信號(hào)；掃描激光儀輸出分路器組，具有I路輸入端、η路輸出端及η路返回端，所述的I路輸入端連接所述的可變頻掃描激光儀的掃描激光輸出端，η路輸出端分別連接η路傳感通道；η+1路第二光電探測(cè)器，其η+1路輸入端分別連接所述的光學(xué)多波長(zhǎng)基準(zhǔn)源的輸出端和掃描激光儀輸出分路器組的η路返回端；m個(gè)同步采集器，每個(gè)同步采集器均連接所述的可變頻掃描激光儀的程控信號(hào)源的一路同步時(shí)鐘輸出端，每個(gè)同步采集器還連接n/m+1路的第二光電探測(cè)器輸出端；運(yùn)算處理單元，分別連接所述的m個(gè)同步采集器的輸出端和所述的可變頻掃描激光儀的數(shù)字變頻控制端口。該具有測(cè)距功能的光纖光柵波長(zhǎng)同步解調(diào)系統(tǒng)中，所述的可變頻掃描激光儀包括:程控信號(hào)源、電壓放大器和環(huán)形光纖諧振腔，所述的程控信號(hào)源的掃描三角波輸出端通過(guò)所述的電壓放大器連接所述的環(huán)形光纖諧振腔的輸入端，所述的環(huán)形光纖諧振腔的輸出端通過(guò)第一光電探測(cè)器連接所述的程控信號(hào)源的輸入端，以使該可變頻掃描激光儀形成一在設(shè)定的波長(zhǎng)范圍內(nèi)周期性掃描的掃描激光儀，所述的程控信號(hào)源還具有m路同步時(shí)鐘輸出端和數(shù)字變頻控制端口，所述的光纖諧振腔的輸出端為可變頻掃描激光儀的掃描激光輸出端。該具有測(cè)距功能的光纖光柵波長(zhǎng)同步解調(diào)系統(tǒng)中，所述的環(huán)形光纖諧振腔包括順序環(huán)形連接的掃描濾波器、第一光纖放大器、光帶通濾波器、第一光纖分路器和第二光纖放大器，所述的掃描濾波器的輸入端分別連接所述的電壓放大器和第二光纖放大器的輸出端，所述的第一光纖分路器的輸出端為該環(huán)形光纖諧振腔的輸出端，并分別連接所述的第一光電探測(cè)器、第二光纖放大器、光學(xué)多波長(zhǎng)基準(zhǔn)源和掃描激光儀輸出分路器組的輸入端。該具有測(cè)距功能的光纖光柵波長(zhǎng)同步解調(diào)系統(tǒng)中，所述的環(huán)形光纖諧振腔還包括第一光纖隔離器和第二光纖隔離器，所述的第一光纖隔離器的輸入端連接所述的掃描濾波器的輸出端，其輸出端連接所述的第一光纖放大器的輸入端，所述的第二光纖隔離器的輸入端連接所述的第二光纖放大器的輸出端，其輸出端連接所述的掃描濾波器的輸入端。該具有測(cè)距功能的光纖光柵波長(zhǎng)同步解調(diào)系統(tǒng)中，所述的光帶通濾波器為帶通范圍入1至λ 2的光帶通濾波器，所述的可變頻掃描激光儀的周期性掃描的波長(zhǎng)范圍為入工至入2?？赏ㄟ^(guò)更換不同的光帶通濾波器來(lái)實(shí)現(xiàn)不同波長(zhǎng)掃描范圍的可變頻掃描激光儀。其中，X1 可為 1520nm, λ2 可為 1600nm。該具有測(cè)距功能的光纖光柵波長(zhǎng)同步解調(diào)系統(tǒng)中，所述的掃描激光儀輸出分路器組包括I個(gè)I Xn分路器和η個(gè)I X 2分路器，所述的IXn分路器的輸入端連接所述的可變頻掃描激光儀的掃描激光輸出端，所述的IXn分路器的n路輸出端分別連接所述的n個(gè)I X 2分路器的輸入端，所述的n個(gè)I X 2分路器的n路輸出端分別連接n路傳感通道，該n個(gè)1X2分路器的n路的返回端分別連接n路第二光電探測(cè)器的輸入端。該具有測(cè)距功能的光纖光柵波長(zhǎng)同步解調(diào)系統(tǒng)中，所述的光學(xué)多波長(zhǎng)基準(zhǔn)源包括一個(gè)第二光纖分路器以及與連接于所述的第二光纖分路器的多個(gè)相互串接的光纖光柵，所述的第二光纖分路器的入射端連接所述的可變頻掃描激光儀的輸出端，所述的第二光纖分路器的輸出端連接I路所述的第二光電探測(cè)器。該具有測(cè)距功能的光纖光柵波長(zhǎng)同步解調(diào)系統(tǒng)中，所述的光學(xué)多波長(zhǎng)基準(zhǔn)源包括波長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)具和DWDM濾波器，所述的可變頻掃描激光儀的輸出端連接所述的波長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)具的輸入端，所述的波長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)具的輸出端連接所述的DWDM濾波器的輸入端，所述的DWDM濾波器的輸出端連接I路所述的第二光電探測(cè)器。采用了該發(fā)明的具有測(cè)距功能的光纖光柵波長(zhǎng)同步解調(diào)系統(tǒng)，其包括可變頻掃描激光儀、光學(xué)多波長(zhǎng)基準(zhǔn)源、掃描激光儀輸出分路器組、n+1路第二光電探測(cè)器、m個(gè)同步采集器以及運(yùn)算處理單元。由運(yùn)算處理單元通過(guò)數(shù)字變頻控制接口，使可變頻掃描激光儀的程控信號(hào)源控制掃描濾波器先后工作在兩種不同的掃描周期，然后解調(diào)出兩種不同掃描周期下現(xiàn)場(chǎng)安裝的各個(gè)光纖光柵的波長(zhǎng)值。這兩種不同掃描周期下解調(diào)出的同一個(gè)光纖光柵波長(zhǎng)值的差異就是由光纖光柵到光纖光柵解調(diào)系統(tǒng)之間的光纖傳輸距離所引起的，可以根據(jù)運(yùn)算處理單元預(yù)先設(shè)定的程控信號(hào)源送出的兩種掃描三角波周期和對(duì)應(yīng)解調(diào)出的光纖光柵波長(zhǎng)值的差異來(lái)計(jì)算出光纖傳輸?shù)臏?zhǔn)確距離，并進(jìn)而修正由該光纖傳輸距離引入的光纖光柵波長(zhǎng)解調(diào)誤差，實(shí)現(xiàn)工程現(xiàn)場(chǎng)安裝的光纖光柵傳感器的準(zhǔn)確空間定位和精確波長(zhǎng)解調(diào)。且本發(fā)明的具有測(cè)距功能的光纖光柵波長(zhǎng)同步解調(diào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，應(yīng)用范圍較為廣泛。


圖1為色散法光纖光柵波長(zhǎng)解調(diào)設(shè)備硬件原理示意圖。圖2為基于波長(zhǎng)可調(diào)諧濾波器的可調(diào)諧激光器硬件原理示意圖。圖3為基于可調(diào)諧激光器的光纖光柵波長(zhǎng)解調(diào)設(shè)備硬件原理示意圖。圖4為波長(zhǎng)可調(diào)諧濾波法光纖光柵波長(zhǎng)測(cè)量原理示意圖。圖5為本發(fā)明的具有測(cè)距功能的光纖光柵波長(zhǎng)同步解調(diào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為本發(fā)明的一種實(shí)施方式中所采用的光學(xué)多波長(zhǎng)基準(zhǔn)源的結(jié)構(gòu)示意圖。圖7為本發(fā)明的另一種實(shí)施方式中所采用的光學(xué)多波長(zhǎng)基準(zhǔn)源的結(jié)構(gòu)示意圖。圖8為實(shí)際應(yīng)用中采用本發(fā)明的具有測(cè)距功能的128通道同步IOOHz光纖光柵波長(zhǎng)解調(diào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，特舉以下實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明。請(qǐng)參閱圖5所示，為本發(fā)明的具有測(cè)距功能的光纖光柵波長(zhǎng)同步解調(diào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。在一種實(shí)施方式中，該具有測(cè)距功能的光纖光柵波長(zhǎng)同步解調(diào)系統(tǒng)包括:可變頻掃描激光儀、光學(xué)多波長(zhǎng)基準(zhǔn)源、掃描激光儀輸出分路器組、η+1路第二光電探測(cè)器、m個(gè)同步采集器以及運(yùn)算處理單元。其中，可變頻掃描激光儀包括:程控信號(hào)源、電壓放大器和環(huán)形光纖諧振腔，所述的程控信號(hào)源的掃描三角波輸出端通過(guò)所述的電壓放大器連接所述的環(huán)形光纖諧振腔的輸入端，所述的環(huán)形光纖諧振腔的輸出端通過(guò)第一光電探測(cè)器連接所述的程控信號(hào)源的輸入端，以使該可變頻掃描激光儀形成一在設(shè)定的波長(zhǎng)范圍內(nèi)周期性掃描的掃描激光儀，所述的程控信號(hào)源還具有m路同步時(shí)鐘輸出端和數(shù)字變頻控制端口，所述的光纖諧振腔的輸出端為可變頻掃描激光儀的掃描激光輸出端。光學(xué)多波長(zhǎng)基準(zhǔn)源的輸入端連接所述的可變頻掃描激光儀的掃描激光輸出端，用以提供多個(gè)以一定波長(zhǎng)間隔分布的光譜信號(hào)。掃描激光儀輸出分路器組包括I個(gè)IXn分路器和η個(gè)1X2分路器，所述的IXn分路器的輸入端連接所述的可變頻掃描激光儀的掃描激光輸出端，所述的IXn分路器的η路輸出端分別連接所述的η個(gè)1X2分路器的輸入端，所述的η個(gè)1X2分路器的η路輸出端分別連接η路傳感通道，該η個(gè)I X 2分路器的η路的返回端分別連接η路第二光電探測(cè)器的輸入端。η+1路第二光電探測(cè)器，其η+1路輸入端分別連接所述的光學(xué)多波長(zhǎng)基準(zhǔn)源的輸出端和掃描激光儀輸出分路器組的η路返回端；m個(gè)同步采集器，每個(gè)同步采集器均連接所述的可變頻掃描激光儀的程控信號(hào)源的一路同步時(shí)鐘輸出端，每個(gè)同步采集器還連接n/m+1路的第二光電探測(cè)器輸出端；運(yùn)算處理單元，分別連接所述的m個(gè)同步采集器的輸出端和所述的可變頻掃描激光儀的數(shù)字變頻控制端口。在一種較優(yōu)選的實(shí)施方式中，如圖5所示，所述的環(huán)形光纖諧振腔包括順序環(huán)形連接的掃描濾波器、第一光纖放大器、光帶通濾波器、第一光纖分路器和第二光纖放大器，所述的掃描濾波器的輸入端分別連接所述的電壓放大器和第二光纖放大器的輸出端，所述的第一光纖分路器的輸出端為該環(huán)形光纖諧振腔的輸出端，并分別連接所述的第一光電探測(cè)器、第二光纖放大器、光學(xué)多波長(zhǎng)基準(zhǔn)源和掃描激光儀輸出分路器組的輸入端。其中，所述的光帶通濾波器為帶通范圍λ 1至λ 2的光帶通濾波器，所述的可變頻掃描激光儀的周期性掃描的波長(zhǎng)范圍為入1至λ2?？赏ㄟ^(guò)更換不同的光帶通濾波器來(lái)實(shí)現(xiàn)不同波長(zhǎng)掃描范圍的可變頻掃描激光儀。更優(yōu)選的情況下，X1SlSZOnm, λ 2為1600nm。在一種進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方式中，如圖5所示，所述的環(huán)形光纖諧振腔還包括第一光纖隔離器和第二光纖隔離器，所述的第一光纖隔離器的輸入端連接所述的掃描濾波器的輸出端，其輸出端連接所述的第一光纖放大器的輸入端，所述的第二光纖隔離器的輸入端連接所述的第二光纖放大器的輸出端，其輸出端連接所述的掃描濾波器的輸入端。在一種更優(yōu)選的實(shí)施方式中，如圖6所示，所述的光學(xué)多波長(zhǎng)基準(zhǔn)源可以包括一個(gè)第二光纖分路器以及與連接于所述的第二光纖分路器的多個(gè)相互串接的光纖光柵，所述的第二光纖分路器的入射端連接所述的可變頻掃描激光儀的輸出端，所述的第二光纖分路器的輸出端連接I路所述的第二光電探測(cè)器。其中，多個(gè)相互串聯(lián)的光纖光柵具有溫控或測(cè)溫措施，用以消除溫度的影響。在另一種更優(yōu)選的實(shí)施方式中，如圖7所示，所述的光學(xué)多波長(zhǎng)基準(zhǔn)源也可以包括波長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)具(etalon)和 DWDM 濾波器(DWDM filter, Dense Wavelength DivisionMultiplexing filter密集型光波復(fù)用濾波器)，所述的可變頻掃描激光儀的輸出端連接所述的波長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)具的輸入端，所述的波長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)具的輸出端連接所述的DWDM濾波器的輸入端，所述的DWDM濾波器的輸出端連接I路所述的第二光電探測(cè)器。在實(shí)際應(yīng)用中，本發(fā)明的具有測(cè)距功能的光纖光柵波長(zhǎng)同步解調(diào)系統(tǒng)基本原理為:程控信號(hào)源在運(yùn)算處理單元的控制下，產(chǎn)生一個(gè)周期性的三角波掃描信號(hào)，經(jīng)過(guò)電壓放大器驅(qū)動(dòng)后，控制掃描濾波器進(jìn)入周期性波長(zhǎng)掃描工作狀態(tài)。由掃描濾波器和光纖放大器環(huán)腔產(chǎn)生的掃描激光經(jīng)過(guò)光帶通濾波器后，在光帶通濾波器的起始波長(zhǎng)和終止波長(zhǎng)位置分別產(chǎn)生一個(gè)光譜上升沿和下降沿，可借助光電探測(cè)器轉(zhuǎn)換為一個(gè)方波觸發(fā)信號(hào)，返回到程控信號(hào)源，由此實(shí)現(xiàn)對(duì)掃描濾波器的閉環(huán)控制，使之在預(yù)先設(shè)定的波長(zhǎng)范圍內(nèi)(例如1520nm 1600nm)周期性掃描；同時(shí)，程控信號(hào)源輸出I路或多路同步時(shí)鐘給同步采集器陣列，實(shí)現(xiàn)多個(gè)光纖傳感通道之間的同步信號(hào)采集。由掃描濾波器和光纖放大器環(huán)腔產(chǎn)生的掃描激光經(jīng)過(guò)光纖分路器后的另外一路經(jīng)過(guò)I個(gè)I Xn光分路器和n個(gè)I X 2光分路器后進(jìn)入n路傳感通道，實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)傳感通道的信號(hào)激勵(lì)路傳感通道內(nèi)各個(gè)光纖光柵反射回的光譜信號(hào)由n個(gè)I X2光分路器的另外一個(gè)端口返回到各自對(duì)應(yīng)的光電探測(cè)器；由掃描濾波器和光纖放大器環(huán)腔產(chǎn)生的掃描激光經(jīng)過(guò)光纖分路器后的第三路信號(hào)經(jīng)過(guò)光學(xué)多波長(zhǎng)基準(zhǔn)源后也進(jìn)入其中一路光電探測(cè)器。為實(shí)現(xiàn)n路傳感信號(hào)與I路標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)信號(hào)的同步采集，由程控信號(hào)源輸出的M個(gè)同步時(shí)鐘信號(hào)控制m個(gè)(n/m+1)路同步采集器同步工作，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集時(shí)間的精確對(duì)準(zhǔn)。由運(yùn)算處理單元接收所有同步采集器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)n路傳感通道中所有光纖光柵的同步波長(zhǎng)解調(diào)。該具有測(cè)距功能的光纖光柵波長(zhǎng)同步解調(diào)系統(tǒng)的個(gè)部分的作用如下:1、運(yùn)算處理單元通過(guò)數(shù)字變頻控制接口對(duì)程控信號(hào)源輸出的掃描三角波周期進(jìn)行控制；2、程控信號(hào)源輸出的掃描三角波由電壓放大器驅(qū)動(dòng)后控制掃描濾波器進(jìn)入周期性波長(zhǎng)掃描工作狀態(tài)；3、掃描濾波器與光放大器形成了個(gè)環(huán)形腔，由光纖放大器產(chǎn)生的ASE寬帶光被掃描濾波器濾波后通過(guò)光帶通濾波器和光纖分路器后再次進(jìn)入光放大器放大，這樣形成光學(xué)諧振，抑制掉在濾波器透射帶寬以外的波長(zhǎng)，同時(shí)在濾波器帶寬內(nèi)還通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)選模，輸出比濾波器線寬更窄的掃描激光，并借助光纖分路器實(shí)現(xiàn)多路輸出；4、光纖隔離器I和光纖隔離器2分別聯(lián)接在掃描濾波器的輸入輸出端，以保證環(huán)形腔內(nèi)激光的單向傳輸、諧振；5、掃描激光在環(huán)形腔內(nèi)經(jīng)過(guò)光帶通濾波器后，在光帶通濾波器的起始波長(zhǎng)和終止波長(zhǎng)位置分別產(chǎn)生一個(gè)光譜上升沿和下降沿，經(jīng)過(guò)光纖分路器的其中一個(gè)輸出端進(jìn)入光電探測(cè)器，轉(zhuǎn)換為一個(gè)方波觸發(fā)信號(hào)，返回到程控信號(hào)源，由此實(shí)現(xiàn)對(duì)掃描濾波器的閉環(huán)控制，使其在光帶通濾波器決定的波長(zhǎng)范圍內(nèi)周期性波長(zhǎng)掃描；6、經(jīng)過(guò)光纖分路器其他兩個(gè)端口輸出的兩路可變頻掃描激光，其中一路進(jìn)入光學(xué)多波長(zhǎng)基準(zhǔn)源的輸入端，另外一路經(jīng)過(guò)由I個(gè)IXn光分路器和n個(gè)1X2光分路器后輸出到各個(gè)傳感通道；7、η個(gè)1X2光分路器的返回端與光學(xué)多波長(zhǎng)基準(zhǔn)源的輸出端全部進(jìn)入光電探測(cè)器，轉(zhuǎn)換為易于后續(xù)電路采集的電壓信號(hào)，也即I路光學(xué)多波長(zhǎng)基準(zhǔn)源信號(hào)和η路傳感通道信號(hào);8、程控信號(hào)源為每個(gè)多路同步采集器各送出一路同步時(shí)鐘，控制所有多路同步采集器工作在同步數(shù)據(jù)采集模式，實(shí)現(xiàn)對(duì)光電探測(cè)器輸出的I路光學(xué)多波長(zhǎng)基準(zhǔn)源信號(hào)和η路傳感通道信號(hào)的同步數(shù)據(jù)采集；9、所有多路同步采集器的輸出數(shù)據(jù)送到運(yùn)算處理單元，實(shí)時(shí)解算出η路傳感通道內(nèi)各個(gè)光纖光柵的波長(zhǎng)值，并進(jìn)而計(jì)算出光纖光柵波長(zhǎng)值所表征的實(shí)際被測(cè)物理量。10、由運(yùn)算處理單元通過(guò)數(shù)字變頻控制接口對(duì)程控信號(hào)源輸出的掃描三角波周期進(jìn)行不同設(shè)定，使得光纖光柵波長(zhǎng)解調(diào)系統(tǒng)內(nèi)部的掃描濾波器先后工作在兩種不同的掃描周期，由此獲取在兩種不同的掃描周期下，每個(gè)光纖光柵解算出的兩個(gè)不同波長(zhǎng)值，由于掃描濾波器的兩種掃描周期是預(yù)先設(shè)定并且已知的而且掃描激光信號(hào)在光纖內(nèi)部的傳輸速率是已知的，因此就可以計(jì)算出光纖傳輸?shù)臏?zhǔn)確距離，并修正由該光纖傳輸距離引入的光纖光柵波長(zhǎng)解調(diào)誤差，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)工程現(xiàn)場(chǎng)安裝的光纖光柵傳感器的準(zhǔn)確空間定位和精確波長(zhǎng)解調(diào)。在實(shí)際實(shí)施應(yīng)用中，本發(fā)明的系統(tǒng)可設(shè)計(jì)為如圖8所示的具有測(cè)距功能的128通道同步IOOHz光纖光柵波長(zhǎng)解調(diào)系統(tǒng)。其采用由掃描濾波器、光纖隔離器、光纖放大器、光纖分路器和帶通范圍為1520nm-1600nm的光帶通濾波器構(gòu)成可變頻掃描激光器，該掃描激光器具有1520nm-1600nm確定的波長(zhǎng)掃描范圍，輸出功率超過(guò)lmW，3dB線寬小于0.2dB,掃描周期由程控信號(hào)源決定。可變頻掃描激光器輸出的可變頻掃描激光經(jīng)過(guò)光纖分路器分別進(jìn)入光學(xué)多波長(zhǎng)基準(zhǔn)源及128個(gè)傳感通道，由光學(xué)多波長(zhǎng)基準(zhǔn)源輸出及各個(gè)傳感通道返回的光信號(hào)經(jīng)過(guò)129路獨(dú)立的光電探測(cè)器轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)，對(duì)應(yīng)送到8個(gè)18路同步采集器。程控信號(hào)源具有8路同步時(shí)鐘輸出，每路同步時(shí)鐘控制I個(gè)18路同步采集器啟動(dòng)或停止數(shù)據(jù)采集，由此實(shí)現(xiàn)對(duì)8個(gè)18路同步采集器的時(shí)鐘同步控制，保證了 128個(gè)傳感通道的采樣時(shí)間嚴(yán)格同步。運(yùn)算處理單元通過(guò)數(shù)字變頻控制接口，先后使掃描激光器輸出波長(zhǎng)掃描周期為Is (對(duì)應(yīng)頻率為1Hz，波長(zhǎng)掃描速率為160nm/s)和0.0ls (對(duì)應(yīng)頻率為100Hz，波長(zhǎng)掃描速率為16000nm/s)的三角波電壓信號(hào)(占空比1:1)。以折射率為1.5的單模石英光纖為例，光在光纖中的傳播速率為200000km/s，因此，假設(shè)某光纖光柵距離光纖光柵波長(zhǎng)解調(diào)系統(tǒng)的距離為IOkm,貝U在掃描激光器輸出波長(zhǎng)掃描周期為Is時(shí)，由于光傳感信號(hào)來(lái)回20km引入的時(shí)延為0.0001s，對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)誤差為160X0.0001 = 0.016nm ;在掃描激光器輸出波長(zhǎng)掃描周期為0.0ls時(shí),光傳感信號(hào)來(lái)回20km引入的時(shí)延同樣為0.0001s,對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)誤差為16000X0.0001 = 1.6nm?？芍?在Is和0.0ls兩種不同的掃描周期下，同一個(gè)光纖光柵波長(zhǎng)解調(diào)值的差值為1.6-0.016 = 1.584nm,因此，假定引起該波長(zhǎng)解調(diào)差值的光纖傳輸距離為未知數(shù)L(單位為km)，則有如下公式:
(L + 200000km/s) X 16000nm/s_ (L + 200000km/s) X 160nm/s = 1.584nm由上式計(jì)算可得出，L = 20km，進(jìn)而可計(jì)算出該傳輸距離在掃描激光器不同波長(zhǎng)掃描周期下的波長(zhǎng)解調(diào)誤差，從而予以精確消除。上述的具有測(cè)距功能的128通道同步IOOHz光纖光柵波長(zhǎng)解調(diào)系統(tǒng)可產(chǎn)生以下技術(shù)效果:1、采用光帶通濾波器檢測(cè)光學(xué)諧振腔中掃描濾波器的波長(zhǎng)掃描位置并反饋給程控信號(hào)源，實(shí)現(xiàn)對(duì)掃描濾波器的閉環(huán)控制，從而使掃描激光器的輸出光波長(zhǎng)在確定的范圍內(nèi)周期性掃描，解決了掃描濾波器受溫度漂移和電壓波動(dòng)導(dǎo)致的波長(zhǎng)掃描范圍不確定問(wèn)題(例如，掃描濾波器控制電壓維持不變，在0-40°C溫度變化范圍內(nèi)其波長(zhǎng)掃描范圍會(huì)發(fā)生超過(guò)5nm偏移，導(dǎo)致部分光纖光柵由于波長(zhǎng)遠(yuǎn)離掃描濾波器的掃描范圍而無(wú)法進(jìn)行正常信號(hào)解調(diào)，導(dǎo)致部分光纖光柵傳感器的測(cè)量值丟失)，提高了光纖光柵波長(zhǎng)解調(diào)系統(tǒng)的工作可靠性，保證光纖光柵波長(zhǎng)解調(diào)系統(tǒng)在-25V -50°C工作溫度范圍內(nèi)，波長(zhǎng)解調(diào)范圍及波長(zhǎng)解調(diào)偏差均不超過(guò)±2pm。2、程控信號(hào)源具有一路或多路同步時(shí)鐘，用于指示掃描激光器的波長(zhǎng)掃描起始時(shí)間和停止時(shí)間(該起始時(shí)間和停止時(shí)間直接對(duì)應(yīng)于掃描激光器的起始波長(zhǎng)工作位置和終止波長(zhǎng)工作位置)，由此可為后端的多通道同步采集器陣列提供準(zhǔn)確的觸發(fā)控制信號(hào)，使掃描激光器輸出的窄線寬、高能量密度、波長(zhǎng)周期性掃描調(diào)諧激光信號(hào)經(jīng)過(guò)多路分光后入射到多個(gè)傳感通道并沿原路反射回的全部光信號(hào)能夠被多個(gè)采集器同步接收，解決了多通道同步采集時(shí)由于時(shí)鐘不同步引入的傳感通道之間測(cè)量值偏差問(wèn)題，解決了光纖光柵波長(zhǎng)解調(diào)系統(tǒng)多通道擴(kuò)展時(shí)由于多個(gè)采集器時(shí)鐘不同步引起的通道之間測(cè)量偏差問(wèn)題，使大容量(1-128路)、非開(kāi)關(guān)切換、高速同步采集型(0-2KHZ)光纖光柵波長(zhǎng)解調(diào)系統(tǒng)具備了實(shí)用化、產(chǎn)品化基礎(chǔ)。3、程控信號(hào)源與運(yùn)算處理單元之間具有數(shù)字變頻控制接口，使掃描激光器在確定的波長(zhǎng)范圍內(nèi)掃描時(shí)至少可以工作在兩種以上掃描周期，由于不同掃描周期下，光纖光柵與波長(zhǎng)解調(diào)系統(tǒng)之間的光信號(hào)傳輸時(shí)延是相同的但所引起的波長(zhǎng)解調(diào)誤差是不同的，所以，可以根據(jù)兩種掃描周期下所解調(diào)出的光纖光柵波長(zhǎng)值差異來(lái)反推出光纖光柵與波長(zhǎng)解調(diào)系統(tǒng)之間的光信號(hào)傳輸時(shí)延值，進(jìn)而計(jì)算出空間距離并獲得消除傳輸距離誤差后的光纖光柵實(shí)際波長(zhǎng)值，消除傳輸距離對(duì)光纖光柵傳感器測(cè)量值的影響，從根本原理上消除了波長(zhǎng)可調(diào)諧濾波法中，由于光學(xué)多波長(zhǎng)基準(zhǔn)源集成在波長(zhǎng)解調(diào)設(shè)備中而被測(cè)的光纖光柵安裝遠(yuǎn)程現(xiàn)場(chǎng)導(dǎo)致的測(cè)量不確定性誤差(以IOOHz波長(zhǎng)解調(diào)設(shè)備為例，當(dāng)光纖光柵與波長(zhǎng)解調(diào)設(shè)備相距40公里時(shí)，按照光纖折射率為1.5計(jì)算，光傳感信號(hào)在光纖中的往返傳輸時(shí)延為80km+200000km/s = 0.0004s，引入的波長(zhǎng)解調(diào)誤差達(dá)到6.4nm，如果該光纖光柵用于溫度測(cè)量的話，將直接導(dǎo)致測(cè)溫值誤差接近640°C )。本專利提出的光纖光柵波長(zhǎng)解調(diào)方法，對(duì)光纖光柵的空間測(cè)距分辨率可達(dá)到Im以下，O-1OOkm范圍內(nèi)不同傳輸距離引起的光纖光柵波長(zhǎng)解調(diào)誤差小于1pm。采用了該發(fā)明的具有測(cè)距功能的光纖光柵波長(zhǎng)同步解調(diào)系統(tǒng)，其包括，可變頻掃描激光儀、光學(xué)多波長(zhǎng)基準(zhǔn)源、掃描激光儀輸出分路器組、n+1路第二光電探測(cè)器、m個(gè)同步采集器以及運(yùn)算處理單元。由運(yùn)算處理單元通過(guò)數(shù)字變頻控制接口，使可變頻掃描激光儀的程控信號(hào)源控制掃描濾波器先后工作在兩種不同的掃描周期，然后解調(diào)出兩種不同掃描周期下現(xiàn)場(chǎng)安裝的各個(gè)光纖光柵的波長(zhǎng)值。這兩種不同掃描周期下解調(diào)出的同一個(gè)光纖光柵波長(zhǎng)值的差異就是由光纖光柵到光纖光柵解調(diào)系統(tǒng)之間的光纖傳輸距離所引起的，可以根據(jù)運(yùn)算處理單元預(yù)先設(shè)定的程控信號(hào)源送出的兩種掃描三角波周期和對(duì)應(yīng)解調(diào)出的光纖光柵波長(zhǎng)值的差異來(lái)計(jì)算出光纖傳輸?shù)臏?zhǔn)確距離，并進(jìn)而修正由該光纖傳輸距離引入的光纖光柵波長(zhǎng)解調(diào)誤差，實(shí)現(xiàn)工程現(xiàn)場(chǎng)安裝的光纖光柵傳感器的準(zhǔn)確空間定位和精確波長(zhǎng)解調(diào)。且本發(fā)明的具有測(cè)距功能的光纖光柵波長(zhǎng)同步解調(diào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，應(yīng)用范圍較為廣泛。在此說(shuō)明書中，本發(fā)明已參照其特定的實(shí)施例作了描述。但是，很顯然仍可以作出各種修改和變換而不背離本發(fā)明的精神和范圍。因此，說(shuō)明書和附圖應(yīng)被認(rèn)為是說(shuō)明性的而非限制性的。
權(quán)利要求
1.一種具有測(cè)距功能的光纖光柵波長(zhǎng)同步解調(diào)系統(tǒng)，其特征在于，所述的系統(tǒng)包括: 可變頻掃描激光儀，具有掃描激光輸出端、m路同步時(shí)鐘輸出端和數(shù)字變頻控制端口 ； 光學(xué)多波長(zhǎng)基準(zhǔn)源，其輸入端連接所述的可變頻掃描激光儀的掃描激光輸出端，用以提供多個(gè)以一定波長(zhǎng)間隔分布的光譜信號(hào)； 掃描激光儀輸出分路器組，具有I路輸入端、n路輸出端及n路返回端，所述的I路輸入端連接所述的可變頻掃描激光儀的掃描激光輸出端，n路輸出端分別連接n路傳感通道；n+1路第二光電探測(cè)器，其n+1路輸入端分別連接所述的光學(xué)多波長(zhǎng)基準(zhǔn)源的輸出端和掃描激光儀輸出分路器組的n路返回端； m個(gè)同步采集器，每個(gè)同步采集器均連接所述的可變頻掃描激光儀的程控信號(hào)源的一路同步時(shí)鐘輸出端，每個(gè)同步采集器還連接n/m+1路的第二光電探測(cè)器輸出端； 運(yùn)算處理單元，分別連接所述的m個(gè)同步采集器的輸出端和所述的可變頻掃描激光儀的數(shù)字變頻控制端口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有測(cè)距功能的光纖光柵波長(zhǎng)同步解調(diào)系統(tǒng)，其特征在于，所述的可變頻掃描激光儀包括:程控信號(hào)源、電壓放大器和環(huán)形光纖諧振腔，所述的程控信號(hào)源的掃描三角波輸出端通過(guò)所述的電壓放大器連接所述的環(huán)形光纖諧振腔的輸入端，所述的環(huán)形光纖諧振腔的輸出端通過(guò)第一光電探測(cè)器連接所述的程控信號(hào)源的輸入端，以使該可變頻掃描激光儀形成一在設(shè)定的波長(zhǎng)范圍內(nèi)周期性掃描的掃描激光儀，所述的程控信號(hào)源還具有m路同步時(shí)鐘輸出端和數(shù)字變頻控制端口，所述的光纖諧振腔的輸出端為可變頻掃描激光儀的掃描激光輸出端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有測(cè)距功能的光纖光柵波長(zhǎng)同步解調(diào)系統(tǒng)，其特征在于，所述的環(huán)形光纖諧振腔包括順序環(huán)形連接的掃描濾波器、第一光纖放大器、光帶通濾波器、第一光纖分路器和第二光纖放大器，所述的掃描濾波器的輸入端分別連接所述的電壓放大器和第二光纖放大器的輸出端，所述的第一光纖分路器的輸出端為該環(huán)形光纖諧振腔的輸出端，并分別連接所述的第一光電探測(cè)器、 第二光纖放大器、光學(xué)多波長(zhǎng)基準(zhǔn)源和掃描激光儀輸出分路器組的輸入端。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有測(cè)距功能的光纖光柵波長(zhǎng)同步解調(diào)系統(tǒng)，其特征在于，所述的環(huán)形光纖諧振腔還包括第一光纖隔離器和第二光纖隔離器，所述的第一光纖隔離器的輸入端連接所述的掃描濾波器的輸出端，其輸出端連接所述的第一光纖放大器的輸入端，所述的第二光纖隔離器的輸入端連接所述的第二光纖放大器的輸出端，其輸出端連接所述的掃描濾波器的輸入端。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有測(cè)距功能的光纖光柵波長(zhǎng)同步解調(diào)系統(tǒng)，其特征在于，所述的光帶通濾波器為帶通范圍入1$ X2的光帶通濾波器，所述的可變頻掃描激光儀的周期性掃描的波長(zhǎng)范圍為八至入2。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的具有測(cè)距功能的光纖光柵波長(zhǎng)同步解調(diào)系統(tǒng)，其特征在于，所述的光帶通濾波器的帶通范圍為1520nm至1600nm,所述的可變頻掃描激光儀的周期性掃描的波長(zhǎng)范圍為1520nm至1600nm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有測(cè)距功能的光纖光柵波長(zhǎng)同步解調(diào)系統(tǒng)，其特征在于，所述的掃描激光儀輸出分路器組包括I個(gè)I Xn分路器和n個(gè)I X 2分路器，所述的I Xn分路器的輸入端連接所述的可變頻掃描激光儀的掃描激光輸出端，所述的I Xn分路器的n路輸出端分別連接所述的n個(gè)1 X 2分路器的輸入端，所述的n個(gè)1 X 2分路器的η路輸出端分別連接η路傳感通道，該n個(gè)1 X 2分路器的η路的返回端分別連接n路第二光電探測(cè)器的輸入端。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有測(cè)距功能的光纖光柵波長(zhǎng)同步解調(diào)系統(tǒng)，其特征在于，所述的光學(xué)多波長(zhǎng)基準(zhǔn)源包括一個(gè)第二光纖分路器以及與連接于所述的第二光纖分路器的多個(gè)相互串接的光纖光柵，所述的第二光纖分路器的入射端連接所述的可變頻掃描激光儀的輸出端，所述的第二光纖分路器的輸出端連接I路所述的第二光電探測(cè)器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有測(cè)距功能的光纖光柵波長(zhǎng)同步解調(diào)系統(tǒng)，其特征在于，所述的光學(xué)多波長(zhǎng)基準(zhǔn)源包括波長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)具和DWDM濾波器，所述的可變頻掃描激光儀的輸出端連接所述的波長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)具的輸入端，所述的波長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)具的輸出端連接所述的DWDM濾波器的輸入端，所述的DWDM濾波器的輸出端連接I路所述的第二光電探測(cè)器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有測(cè)距功能的光纖光柵波長(zhǎng)同步解調(diào)系統(tǒng)，其包括，在設(shè)定的波長(zhǎng)范圍內(nèi)周期性掃描的可變頻掃描激光儀、光學(xué)多波長(zhǎng)基準(zhǔn)源、掃描激光儀輸出分路器組、多路第二光電探測(cè)器、多個(gè)同步采集器以及運(yùn)算處理單元。由運(yùn)算處理單元控制可變頻掃描激光儀的掃描濾波器先后工作在兩種不同的掃描周期，解調(diào)出兩種不同掃描周期下各個(gè)光纖光柵的波長(zhǎng)值，根據(jù)運(yùn)算處理單元預(yù)先設(shè)定的程控信號(hào)源送出的兩種掃描三角波周期和對(duì)應(yīng)解調(diào)出的光纖光柵波長(zhǎng)值的差異來(lái)計(jì)算出光纖傳輸?shù)臏?zhǔn)確距離，并進(jìn)而修正由該光纖傳輸距離引入的光纖光柵波長(zhǎng)解調(diào)誤差，實(shí)現(xiàn)光纖光柵傳感器的準(zhǔn)確空間定位和精確波長(zhǎng)解調(diào)。且本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，應(yīng)用范圍較為廣泛。
文檔編號(hào)G01D5/26GK103185604SQ201110456309
公開(kāi)日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2011年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月30日
發(fā)明者劉玉玨 申請(qǐng)人:上海拜安傳感技術(shù)有限公司